Kudy vede cesta k úspěchu M2M Jaroslav Hrstka Sdělovací technika
1
Úvod • • • • •
Internet věcí V roce 2020 bude 50 mld. připojených zařízení Z toho bude 12,5 mld. Bude zařízení M2M Z toho 2,5 mld. bude využívat mobilní sítě Dominovat bude zejména segment spotřební elektroniky a inteligentní budovy
2
Úvod • 20 % vozidel prodaných v roce 2015 bude vybaveno technologiemi M2M (GSMA) • 50 počet připojených zařízení v typické čtyřčlenné domácnosti • 250 milionů připojených zařízení M2M koncem roku 2014 • 300 mld. USD příjmy z Internetu věcí v roce 2020 3
Úvod • Co je M2M – obchodní koncept, který vychází z telemetrických aplikací, jenž se používá pro automatické vysílání naměřených dat ze vzdálených zdrojů, a to po vedení, rádiově nebo jinými prostředky. • Hlavním rozdílem mezi telemetrií a M2M jsou obchodní a provozní aspekty.
4
Možnosti využití
5
Možnosti využití • • • • • • • • • • • •
Inteligentní budovy Inteligentní města Automobilní průmysl Spotřební elektronika Zdravotní péče Veřejné služby Doprava a logistika Maloobchodní prodej Zemědělství a těžba Stavebnictví Tísňové služby Národní bezpečnost
6
Architektura Jednoduchá architektura M2M Síť senzorů Platforma operátora
Brána M2M
Klientská aplikace
Aplikace
Komunikační síť
Oblast zařízení M2M 7
Architektura • • • •
Sběr dat Přenos dat přes komunikační síť Zpracování a vyhodnocení dat, Odezva (reakce) na tyto dostupné informace
8
Standardizace • Evropský institut pro telekomunikační normy (ETSI) • Partnerský projekt 3G (3GPP) • Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) • Institut pro elektrotechnické a elektronické inženýrství (IEEE) • Další (EnOcean Allince, GSA)
9
Získávání energie z okolního prostředí
10
Získávání energie z okolního prostředí • • • • •
Solární záření Rádiové vlny Teplotní změny Vibrace (mechanické, piezoelektrické) Fyzický pohyb
11
Získávání energie z okolního prostředí • Možnosti ukládání energie – Baterie – má vyšší hustotu energie, tj. mohou uložit větší množství energie – Superkondenzátor – má vyšší výkonovou hustotu, tj. může dodat energii rychleji
12
Získávání energie z okolního prostředí Typ článku
Nominální napětí [V]
Hustota energie [Wh/kg]
Specifický výkon [W/kg]
Samovybíjení [%/měs.]
Počet cyklů
Alkalický
1,5
85
50
0,3
až 1000
NiCd
1,2
40–60
150
20
až 1500
NiMH
1,2
60–120
250–1000
30
až 1000
Li-Ion
3,7
150–250
1800
8–15
až 1200
Li-Pol
3,8
130–200
3000
5
až 1000
13
Získávání energie z okolního prostředí
14
Personální sítě • Pro rychle propojení M2M i s ohledem na mobilitu se jako nejvhodnějším prostředkem jeví rádiové vlny. V současné době existuje mnoho rádiových standardů které se využívají pro různé aplikace. Otázkou je, který z nich se více prosadí i s ohledem na nové požadavky v širším měřítku, nebo zda vznikne nějaký nový.
15
Personální sítě Využití
Max. přenosové Kmitočtové rychlosti pásmo 3 Mb/s 2,4 GHz
Dosah
Standard
až 60 m
IEEE 802.15.1
Bluetooth
PAN
Wireless M-Bus
elektroměry, plynoměry
100 kb/s
868 MHz
až 1 000 m
EN 13757-4
DASH7
RFID
200 kb/s
433 MHz
až 2 000 m
ISO/IEC 18000-7
Z-wave
domácí automatizace
9,6/40 kb/s
868/900 MHz
10–30 m
ITU-T G.9959
ZigBee
PAN
20–250 kb/s
EnOcean
domácí systémy
125 kb/s
ANT
domácí i průmyslová automatizace
60 kb/s
868/915 MHz 2,4 30–500 m GHz 315/868//900 30–300 m MHz 2,4 GHz 50–100 m
MiWi
mikrokontroléry PIC a dsPIC
20–250 kbs
2,4 GHz
30–100 m
ISO/IEC 14543-310 Dynastream Innovations* Microchip*
Insteon
domácí automatizace
13,165 kb/s
902–924 MHz
až 50 m
Smartlabs Inc.*
WirelessHART
senzorové sítě
20–250 kb/s
2,4 GHz
30–100 m
MyriaNed
senzorové sítě
až 2 Mb/s
RuBee
RFID
2,4 kb/s
868, MHz, GHz 131 MHz
IEC 62591, IEEE 802.15.4 DevLab*
2,4 30–100 m až 30 m
IEEE 802.15.4
IEEE 1902.1 16
Možnosti mobilní sítě • • • •
Vyžaduje komunikační síť s dlouhým dosahem Odpovídající služby pro efektivní komunikaci Data musí být odesílána automaticky Musí být možnost dálkového nastavení
17
Možnosti mobilní sítě 2G
3G
4G
Kmitočtová pásma
900, 1 800 MHz
2 100 MHz
800, 1 800, 2 600 MHz
Pokrytí
téměř celé území
velká a střední města
velká města
Přenosová rychlost
HSPA 21,6 Mb/s HSPA+ 43,6 Mb/s < 150 ms
LTE 100 Mb/s
Odezva
GPRS 85,2 kb/S EDGE 238,6 kb/s 100 ms až 2 s
Režim přepojování
přepojování okruhů
přepojování okruhů
přepojování paketů
Zahlcení řídicí roviny
ano
ano
ano
Nabídka služeb M2M
ano
ne
ne
3× A
6× A
Cena rádiového modulu A
10 až 60 ms
18
Možnosti mobilní sítě • Embedded SIM specifikace 12FAST.13 a 12FAST.15 – Standardní embedded SIM karta eliminuje potřebu, aby si každý operátor vyvíjel vlastní technické řešení, rovněž to usnadňuje přechod od jednoho operátora k druhému. – speciální SIM karta, která je do zařízení M2M napevno zabudována již během výroby a může být nastavována vzdáleně přes rádiové rozhraní. Má také výrazně vyšší odolnost vůči vibracím a nárazům.
19
Odkudkoliv do cloudu • Jednou z hlavních výhod cloudového řešení je, že řídicí systém je kompletně přednastaven od výrobce a stávající zařízení jsou odborně nastavena podle potřeb klienta a připojena do cloudu. To uživatelům poskytuje takřka neomezený přístup ke vzdáleným vyhrazeným virtuálním serverům prostřednictvím vlastních IP adres, což umožňuje přístup ze stolního počítače nebo chytrých mobilních telefonů. 20
Odkodkoliv do cloudu
21
Souhrn Zajištění interoperability, standardizace Důsledný přechod na IPv6 Bezúdržbové aplikace Mobilní sítě LTE Release 12 a výše Výkonné nástroje pro analýzu a přehledné grafické rozhraní • Zabezpečení a respektování soukromí • • • • •
22
Děkuji za pozornost Prostor pro dotazy
23
